青年驛站給青春按下理性暫停鍵
2025-10-28 10:56 3,427次浏览北京8月4日電 (記者 孫自法)在生命科學領域，基因組編輯技術的迅速發展和廣泛應用，為基礎研究和應用開發提供強大的技術支撐。不過，大片段DNA(脫氧核糖核酸)編輯一直面臨重大挑戰，對數千乃至數百萬鹼基的精準操縱更是基因編輯領域的核心難題，備受關注。 育種和基因治療有巨大應用潛力 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所(遺傳發育所)的消息說，該所高彩霞研究員團隊最新研發出一種新型可編程的染色體編輯技術(Programmable Chromosome Engineering，PCE)。該技術在動植物中實現了從千鹼基到兆鹼基級別DNA的多類型染色體精準操縱，顯著提升了真核生物基因組的操縱尺度和能力。 利用大片段DNA精準操縱技術，研究人員不僅能實現多基因疊加編輯，還可通過操控基因組結構變異，為作物性狀改良和遺傳疾病治療開闢新路徑。同時，該技術有望推動新型育種策略的發展，例如通過操縱遺傳連鎖、調控重組頻率實現育性控制，以及消除連鎖累贅，充分釋放野生種質資源中優異等位基因的育種潛力。此外，精準染色體編輯技術的突破將加速人工染色體構建，在合成生物學等新興領域也有重要的應用前景。 本項研究PCE系統的開發和精準染色體編輯示意圖。中國科學院遺傳發育所 供圖 這項攻克大片段DNA精準編輯的重要成果論文，北京時間8月4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》(Cell)上線發表。審稿人評價認為，中國團隊發表的研究工作，代表了基因工程領域的重大突破，在育種和基因治療方面具有巨大的應用潛力。 系統應用受到3個關鍵問題制約 論文通訊作者高彩霞研究員介紹說，以基因編輯工具CRISPR及其衍生技術為代表的編輯系統，通過可編程的嚮導RNA(核糖核酸)引導Cas9等核酸酶靶向基因組特定位點，已廣泛應用於特定鹼基和短片段DNA的精準編輯。但針對大片段DNA編輯，現有工具在編輯效率、尺度、精準性及類型多樣性等方面仍存在明顯不足。 研究團隊發現，位點特異性重組酶(Cre-Lox)系統具有染色體水平DNA操縱潛力，其原理是在基因組中引入Lox序列後，由Cre重組酶介導Lox位點之間的DNA重組來實現全基因組範圍內的遺傳操縱。 然而，Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約：Lox位點固有的對稱性導致重組反應可逆，不利於目的編輯的發生；Cre酶作為四聚體工作，提升其活性的工程改造難度高；重組後特異性位點殘留，影響編輯的精準性。 構建兩個可編程染色體編輯系統 高彩霞指出，為逐一突破上述限制，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑：首先，開發高通量重組位點快速改造平臺，並提出不對稱Lox位點設計原則，成功創製新型Lox變體，保持高效重組效率的同時將可逆重組活性降低至陰性對照水平。 其次，基於研究團隊此前自主開發的融合蛋白通用逆摺疊模型、結構與進化約束信息的蛋白定向進化平臺AiCE，實現對Cre蛋白多聚化界面的精準優化，獲得重組效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白變體。 最後，研究團隊創建並優化了重組酶的無痕編輯策略Re-pegRNA，利用引導編輯器的高效編輯特性，通過設計特異性pegRNA對重組後殘留的Lox位點進行「重引導編輯」，將其精準替換為原有基因組序列。 通過這三項技術的集成優化，研究團隊成功構建PCE與RePCE兩個可編程染色體編輯系統，可對不同Lox位點的插入位置和方向進行靈活編程，實現鹼基從千比特(kb)到兆比特(Mb)尺度的大片段DNA精準無痕操縱。 研究團隊表示，他們在動植物細胞中，利用新研發的系統已成功實現18.8 kb超大片段DNA的定點整合、5 kb序列的定向替換、12 Mb的染色體倒位、4 Mb的染色體刪除及整條染色體的易位。他們還利用新型大片段DNA精準操縱技術，成功創製含315 kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。 據了解，AiCE成果7月上旬已在線發表於《細胞》，並將與此次研究成果以背靠背形式於8月下旬在《細胞》紙質版正式刊出。(完)
瀋陽8月9日電 (記者 韓宏)排練廳的燈光驟然熄滅，隨後聚光燈再次亮起，殘障舞者在黑暗與光明中自由切換、靈動舞蹈——這便是原創舞蹈《無聲的音符》日常訓練現場。這部即將代表遼寧省徵戰第十一屆全國殘疾人藝術匯演的作品，正在上演一場關於藝術與生命的雙重突破。 5月20日，「融合共享·攜手同行」遼寧省殘疾人藝術匯演暨文化周啟動儀式在瀋陽舉行。圖為舞蹈《無聲的音符》。於海洋 攝 時間回到2025年初春，瀋陽市殘疾人藝術團的排練廳迎來艱難的「破冰」。編導的每一個指令、每一段旋律需要通過手語翻譯傳遞；聽障演員需要將樂譜轉化為肌肉記憶；肢體殘疾的演員需一次次挑戰極限，反覆打磨細節，用飽滿的情感張力彌補技巧的局限。 「排練沒有捷徑，只有重複再重複。」瀋陽市殘疾人藝術團負責人王楓溱說。 舞蹈《無聲的音符》是一部以聽障少年追夢為主題的作品，聽障領舞趙亮亮為表現少年從內心封閉到開放的微表情，每日對鏡苦練數小時。一次排練因過度疲憊重重摔倒，膝蓋淤青卻執意完成當日全部動作。「舞臺是心之所向，痛也要把故事講完。」這個聽不見掌聲的青年，眼神如淬火般堅定。 日前，舞蹈《無聲的音符》排練現場，演員們在認真排練。(遼寧省殘聯 供圖) 團隊嘗試將現代舞與手語元素相融合，當表現「音符在指尖跳躍」的段落時，他們在指揮手套上貼滿螢光標記，用視覺信號替代聽覺提示，幫助聽障演員們精準把握燈光變幻的節奏。團隊成員還每天一起畫圖分解節奏，一起打鼓感受律動，幫助聾人更完美的展示舞蹈，讓舞蹈既保持了專業水準，又充滿了獨特的生命質感。 演員們通過反覆觀察，掌握音樂與燈光明暗的同步規律，在體內刻下新的時間感——一種無需聲音的深刻共鳴。當肢體受限的舞者以脊柱為軸完成令人屏息的旋轉，當聽不見旋律的演員以毫秒精度同步騰躍，藝術完成了最本質的回歸——用最真實的生命狀態，演繹最動人的存在詩篇。 「他們的舞步是靈魂的具象化，」王楓溱凝視著排練場，「每一次跌倒與重來，都在詮釋『尊嚴』的重量。」 日前，舞蹈《無聲的音符》排練現場，演員們認真練習每一個動作。(遼寧省殘聯 供圖) 此刻距全國殘疾人藝術匯演僅餘一周。演員們仍在細摳動作精度，「我們不是在『克服』殘疾，而是在證明藝術本無邊界。」這些以骨血感知韻律的舞者早已超越比賽輸贏。《無聲的音符》的終極魅力，正在於它讓觀者看見：所謂藝術高峰，不過是人類精神永遠向上的姿態。在平等參與的藝術星空下，每個奮力躍起的身影，都是不可替代的星辰。(完)
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